[发明专利]一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达及测量方法

权利要求书

1.一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，包括微波基片、第一基片和第二基片，所述微波基片、第一基片、第二基片从上至下顺序叠放，微波基片的上表面设有射频收发前端、发射天线、接收天线、第一滤波器、第二滤波器和混合环，第二基片的底部设有频率合成器、电源管理模块、通讯接口模块和控制处理电路，其中，

发射天线、第一滤波器、混合环、射频收发前端依次顺序连接，接收天线、第二滤波器、射频收发前端依次顺序连接，控制处理电路、频率合成器分别与射频收发前端连接，电源管理模块与通讯接口模块、控制处理电路、频率合成器、射频收发前端分别连接，控制处理电路与频率合成器、通讯接口模块分别连接；

频率合成器用于产生fast chirp扫频信号，并提供给射频收发前端用于产生发射信号及接收下变频的本振信号；射频收发前端包括发射与接收两条链路，其中发射链路将频率合成器提供的fast chirp扫频信号进行放大调理后输出等幅反相的两路信号，两路信号经过混合环进行功率合成后再经过滤波，最后经发射天线输出；接收天线所接收的信号经滤波后输入射频收发前端的接收链路，经过低噪声放大及滤波后，输出至控制处理器进行处理；电源管理模块用于为通讯接口模块、控制处理电路、频率合成器、射频收发前端供电。

2.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，射频收发前端包括压控振荡器、放大器、耦合器、低噪声放大器及混频器，压控振荡器的输入端与频率合成器的输出端连接，压控振荡器的输出端与放大器的输入端连接，放大器的输出端与耦合器的输入端连接，耦合器的第一输出端与混合环连接，耦合器的第二输出端与混频器的输入端连接，第二滤波器与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与混频器的输入端连接，混频器的输出端与控制处理电路的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，微波基片和第一基片之间设有微波射频地，第一基片和第二基片之间设有电源、数字地以及基带模拟地。

4.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，射频收发前端有两个差分发射端口，通过混合环将射频收发前端的两个差分发射端口转化为单端口，多余的一个接收端口空置。

5.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，发射天线与接收天线完全相同，均采用二维行波阵列天线结构。

6.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，还包括上位机，通信接口模块通过配置接口与上位机连接，上位机通过该配置接口进行雷达的工作参数配置。

7.根据权利要求6所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，配置接口为micro-USB。

8.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，采用16针微矩形接头作为外部供电、探测数据传输的接口。

9.根据权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达，其特征在于，第一基片和第二基片均为FR4基片。

10.基于权利要求1所述的一种应用于无人机的平面集成式微波测高雷达的测量方法，其特征在于，雷达发射波形采用锯齿形fast chirp发射波形，雷达从接收天线获取目标回波信号，对目标回波信号进行去斜处理得到回波中频，对回波中频进行如下处理：

在一个chirp周期内使用采样率fs的控制处理电路中的ADC进行均匀时域采样，采样点数为M；经过连续N个周期的采样后，构建M*N的二维时域采样点矩阵；

对二维时域采样点矩阵的每一列进行M点FFT计算，根据频域峰值搜索，在相应的距离门内发现目标；对N列数据进行FFT计算之后，形成新的M*N点的二维频域矩阵；

对上述二维频域矩阵进行二维FFT计算，提取出目标的多普勒信息，从而计算出目标的相对运动速度。